生化維生素與輔酶

維生素與輔酶第一節(jié)維生素概論一．維生素的概念維生素是參與生物生長發(fā)育和代謝所必需的一類微量有機物質(zhì),大部分需由食物供給。它不作為碳源，氮源或能源物質(zhì)，絕大多數(shù)為輔酶、輔基的組成成分（每日需要量mg、ug）在物質(zhì)代謝過程中起重要作用。

機體缺乏Vit時物質(zhì)代謝發(fā)生障礙，而引起維生素缺乏癥avitaminosis.

二．維生素的發(fā)現(xiàn)我國唐代就有用動物肝（VA）防治夜盲癥，用谷皮湯（VB1）熬粥防治腳氣病1890年荷蘭醫(yī)生Eijkman的實驗雞群中爆發(fā)了多樣性神經(jīng)炎—類似腳氣病1897年才明白可能是喂白米而引起的，缺乏“保護因素”1913年美國的生物化學(xué)家Mendal和Osborni，等發(fā)現(xiàn)VA,VB.一般說植物體內(nèi)能夠合成Vit，但也不是絕對的，有一些微生物合成某些Vit，E.coli能合成VitK，生物素等，人體能合成VitD，大小白鼠能合成Vc

三．維生素的分類維生素一般習(xí)慣分為脂溶性和水溶性兩大類。其中脂溶性維生素在體內(nèi)可直接參與代謝的調(diào)節(jié)作用，而水溶性維生素是通過轉(zhuǎn)變成輔酶對代謝起調(diào)節(jié)作用。

脂溶性：VitA、D、E、K

水溶性：VitB1、B2、煙酸和煙酰胺、B6、泛酸、生物素、葉酸、B12、Vc等。各種維生素的輔酶形式及酶反應(yīng)中的主要功能類型輔酶、輔基或其他活性形式主要功能水溶性維生素維生素B1（硫胺素）硫胺素焦磷酸（TPP）醛基轉(zhuǎn)移和α-酮酸脫羧維生素B2（核黃素）黃素單核苷酸（FMN）黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)維生素pp（煙酸和煙酰胺）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD）煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP）氫原子（電子）轉(zhuǎn)移氫原子（電子）轉(zhuǎn)移泛酸輔酶A（CoA）?；D(zhuǎn)移作用維生素B6（吡哆醛、醇、胺）磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺氨基酸轉(zhuǎn)氨基、脫羧作用生物素生物素傳遞CO2葉酸四氫葉酸傳遞一碳單位維生素B12（鈷胺素）脫氧腺苷鈷胺素、甲基鈷胺素氫原子重排作用、甲基化硫辛酸硫辛酸賴氨酸?；D(zhuǎn)移、氧化還原反應(yīng)維生素C（抗壞血酸）羥基化反應(yīng)輔助因子脂溶性維生素維生素A11-順視黃醛視循環(huán)維生素D1,25-二羥VD3調(diào)節(jié)鈣、磷代謝維生素E保護膜脂質(zhì)、抗氧化劑維生素K參與羧化、氧化還原反應(yīng)第二節(jié)、脂溶性維生素維生素A,D,E,K均溶于脂類溶劑，不溶于水，在食物中通常與脂肪一起存在，吸收時需要膽鹽幫助。一、維生素A維生素A分A1,A2兩種，是不飽和一元醇類。維生素A1又稱為視黃醇，A2稱為脫氫視黃醇。是一類異戊二烯分子聚合而成。

β－胡蘿卜素類似于兩個視黃醇的縮合物，是VitA原

βcarotene15，15’－二加氧酶

β－胡蘿卜素2視黃醇

圓錐細胞對強光、顏色敏感；眼球視網(wǎng)膜兩類感光細胞桿細胞對弱光敏感與暗視覺有關(guān)

VitA主要功能合成桿細胞內(nèi)含感光物質(zhì)視紫紅質(zhì)11-順視黃醛視黃醇所以VitA嚴(yán)重缺乏時，會產(chǎn)生夜盲癥，并會降低免疫功能（與糖蛋白的合成有關(guān)）VitA主要存在于動物肝臟、乳制品、蛋黃中VitA原主要來自胡蘿卜、綠葉蔬菜、玉米等VitA正常2600～3300IU/日長期超過500000IU/日會引起中毒二、維生素D維生素D是固醇類化合物，具有抗佝僂病作用。主要有D2,D3,D4,D5。其中D3活性最高。維生素D的結(jié)構(gòu)在生物體內(nèi)，D2和D3本身不具有生物活性。它們在肝臟和腎臟中進行羥化后，形成1，25-二羥基維生素D。其中1，25-二羥基維生素D3是生物活性最強的。UV食物形式的VitD前VitD3VitD3(膽鈣化醇)

肝腎

1，25－二羥VitD325－羥VitD3

如同激素調(diào)節(jié)鈣、磷代謝主要功能：促進小腸粘膜細胞對鈣和磷的吸收，促進腎小管細胞對鈣、磷的重吸收，減少從尿中排出。提高血鈣（骨骼形成），血磷（DNA、RNA等合成）濃度，有利于新骨的生成和鈣化。VitD存在于肝、奶、蛋黃、以魚肝油中含量最高，補VitD時應(yīng)同時補鈣。三、維生素EVitE與動物生育有關(guān)故稱生育酚天然生育酚有8種：α、β、γ、δ生育酚（生育三烯酚）均系苯駢二氫吡喃的衍生物，α－生育酚的生育活性最強，δ－生育酚的抗氧化作用最強。VitE主要功能：1）與動物生殖功能有關(guān)，缺乏時易流產(chǎn)。2）抗氧化劑功能，保護紅細胞膜的不飽和脂肪酸免于氧化，防止紅細胞破裂而溶血。VitE存在于麥胚油、大豆油、玉米油、葵花籽油和蔬菜中，一般不易缺失。四、維生素KVitK具促進凝血的功能又稱凝血維生素，是萘醌的衍生物結(jié)構(gòu)，有K1,K2

兩種VitK主要功能：促進肝臟合成凝血酶原(凝血因子Ⅱ),還調(diào)節(jié)另3種凝血因子Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的合成。缺乏時,血中幾種凝血因子減少,凝血時間延長。VitK在綠葉植物及動物肝臟中含量豐富,人和哺乳動物的腸道菌(E.coli)也能合成VitK,所以一般不會缺失。

第三節(jié)水溶性維生素水溶性維生素包括VitB、C、泛酸、生物素、葉酸等,大多數(shù)輔酶的前體主要是水溶性維生素。與脂溶性Vit不同,進入體內(nèi)的多余水溶性維生素及其代謝產(chǎn)物均自尿中排出,不能儲存。

一．維生素B1和硫胺素焦磷酸（TPP）VitB1為抗神經(jīng)炎類維生素（又名抗腳氣病維生素）化學(xué)結(jié)構(gòu)：由含硫的噻唑環(huán)和含氨基的嘧啶環(huán)組成，故稱硫胺素。焦磷酸硫胺素(TPP)

焦磷酸硫胺素是脫羧酶、縮合酶等的輔酶，它的前體是硫胺素(維生素B1)。TPP涉及糖代謝中羰基碳的合成與裂解反應(yīng)的輔酶及α－羥酮的形成，真正的作用是穩(wěn)定羰基碳（過渡態(tài)中）的負電荷。

1.α－裂解反應(yīng)

2.α－縮合反應(yīng)

3.α酮轉(zhuǎn)移反應(yīng)

TPP輔酶參與的反應(yīng)丙酮酸脫羧酶乙酰乳酸合成酶VitB1存在于種子外皮及胚芽中,米糠、黃豆、酵母、瘦肉等食物中。VitB1缺乏：糖代謝受阻、丙酮酸積累、血尿中丙酮酸等含量增加，出現(xiàn)多發(fā)性神經(jīng)炎，下肢浮腫、并有消化不良等癥狀。VitB1耐酸、耐熱、在中性或堿性中易破壞。二．VitPP和煙酸胺輔酶VitPP包括煙酸和煙酸胺，屬吡啶衍生物

NAD+NADH煙酸胺

合成

NADP+NADPH

輔酶NAD+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸，又稱輔酶I)和NADP+(煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸,又稱輔酶II)它是氧化還原酶（脫氫酶）的輔酶，起著遞氫和遞電子的作用，同時NAD+又是呼吸鏈遞氫過程中的一員，參與能量代謝，也是DNA連接酶的輔酶。VitPP廣泛存在于自然界，尤以酵母、花生、肉類中含量豐富，體內(nèi)Trp能轉(zhuǎn)變?yōu)閂pp維生素B2又名核黃素,由核糖醇和7，8-二甲基異咯嗪兩部分組成。異咯嗪1，5位N上是活潑的雙鍵,易起氧化還原反應(yīng)。

FMN黃素單核苷酸VitB2FAD黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）FMNFMNH2FADFADH2

三．VitB2和黃素酶類

12345678109核黃素和FAD和FMN功能：在脫氫酶催化的反應(yīng)中，起電子和質(zhì)子的傳遞作用，是一些氧化還原酶-黃素蛋白的輔基，也是電子呼吸鏈的成分。FMN、FAD廣泛參與體內(nèi)各種氧化還原反應(yīng)，所以VitB2能促進糖、脂肪和蛋白質(zhì)代謝，對維持皮膚，粘膜和視覺的正常機能有一定作用。VitB2

缺乏:引起口角炎，舌炎、眼瞼炎等。

VitB2廣泛存在于動植物，如酵母、肝、腎、蛋黃、奶中，所有植物和很多微生物都能合成核黃素。泛酸VB3又名遍多酸（pantothenicacid）泛酸是由，-二羥基-,-二甲基丁酸和一分子-丙氨酸縮合而成。泛酸的活性形式-輔酶A的結(jié)構(gòu)泛酸的另一活性形式－?；d體蛋白ACP

四．泛酸和輔酶A

輔酶A主要起傳遞?；淖饔?是各種酰化反應(yīng)的輔酶,-SH攜帶?；?故通常以CoASH表示，CH3-CO-SCoA.CoA在糖、脂、AA代謝,體內(nèi)重要物質(zhì)如乙酰膽堿、卟啉和肝糖原等的合成中起重要作用。?；d體蛋白與脂肪酸的合成關(guān)系密切。泛酸在酵母、肝、腎、蛋、米糠、豌豆中含量豐富，蜂王漿中含量最多。CoA廣泛用于各種疾病的重要輔助藥物。磷酸泛酰巰基乙胺3’,5’-ADP吡哆素(維生素B6，包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。屬吡啶衍生物?；钚孕问?磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺是AA代謝中多種酶的輔酶五．維生素B6和磷酸吡哆醛PLP

PLP參與反應(yīng)有多種（7種）反應(yīng),轉(zhuǎn)氨酶通過磷酸吡多醛和磷酸吡多胺的相互轉(zhuǎn)換,起轉(zhuǎn)移氨基的作用。

VitB6在動植物中分布廣,同時腸道細菌可以合成VitB6,很少有缺乏病。

轉(zhuǎn)氨α-脫羧消旋六、維生素B12輔酶維生素B12又稱為氰鈷胺素。維生素B12分子中與Co+相連的CN基被5’-脫氧腺苷所取代,形成維生素B12輔酶。維生素B12輔酶的主要功能是作為變位酶的輔酶,催化底物分子內(nèi)基團(主要為甲基)的變位反應(yīng)。如分子內(nèi)重排或甲基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。廣泛來源于動物性食品,特別是肉類和肝中含量豐富。人和動物的腸道細菌也能合成生物素（Biotin）是噻吩環(huán)和尿素結(jié)合而成的一個雙環(huán)化合物。功能是作為CO2的傳遞體，在生物合成中起傳遞和固定CO2的作用,如生物素羧化酶。七．生物素

生物素廣泛存在于動植物中,且腸道細菌也能合成,一般很少缺乏,長期服用抗生素治療可抑制腸道正常細菌,也會造成Biotin的缺乏。葉酸又稱蝶酰谷氨酸（VB11）四氫葉酸(THF)是葉酸的活性形式,又稱輔酶F(CoF)THF的功能：作為一碳基團，如-CH3,-CH2-,-CHO等的載體，一碳單位連接到THF的N5或N10上.一碳單位與核酸的合成有關(guān)，并參與多種生物合成過程。。葉酸廣泛存在于肝、蔬菜中,人類腸道細菌也能合成葉酸,很少缺乏。八．葉酸和四氫葉酸

硫辛酸是少數(shù)不屬于維生素的輔酶。硫辛酸有兩種形式，即硫辛酸（氧化型）和二氫硫辛酸（還原型）.硫辛酸是一種酰基載體，常與賴氨酸形成復(fù)合物。它在α－酮酸氧化作用（脫氫）和脫羧作用時行使偶聯(lián)?；D(zhuǎn)移和電子轉(zhuǎn)移的功能。九．硫辛酸

廣泛存在,在食物中硫辛酸常和維生素B1同時存在。E1丙酮酸脫氫酶E2二氫硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰基酶E3二氫硫辛酸脫氫酶VitC又稱抗壞血酸

VitC1928分離，1933測定結(jié)構(gòu)（37獲Nobel獎）十．維生素C

VitC的生理功能1、維生素C參與體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)，如維持巰基酶活性。2、維生素C參與體內(nèi)多種羥化反應(yīng)，是羥基